基于TCL語言的橋梁主梁撓度提取及預(yù)拱度設(shè)置

王奎濤，關(guān) 偉，葉 博

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 總撓度

提及主梁預(yù)拱度，首先說說主梁撓度，就預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的總撓度而言，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向下的撓度主要有：a）結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)（一期+二期恒載作用）；b）活載效應(yīng)（汽車荷載）。對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向上的撓度主要有：預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在荷載短期效應(yīng)組合下的總撓度ωs計算式為[1]：

式中：δpe為永存預(yù)加力Npe所產(chǎn)生的上拱值；ωMs為由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計算的彎矩值引起的撓度值，即 ωMs=ωG1+ωG2+ωQs；ωG1、ωG2分別為梁受一期橫載G1和二期橫載G2作用而產(chǎn)生的撓度值；ωQs為按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計算的可變作用彎矩值所產(chǎn)生的撓度值。

計算受彎構(gòu)件撓度時必須考慮荷載長期作用的影響，《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）中通過撓度長期增長系數(shù)來實現(xiàn)，計算使用階段預(yù)加力上拱值時，預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力應(yīng)扣除全部預(yù)應(yīng)力損失，預(yù)應(yīng)力長期增長系數(shù)取2.0。不同混凝土標(biāo)號的主梁結(jié)構(gòu)所采用的撓度長期增長系數(shù)不同，當(dāng)采用C40以下混凝土?xí)r撓度長期增長系數(shù)取1.60，當(dāng)采用C40～C80混凝土?xí)r撓度長期增長系數(shù)取1.45～1.35，中間強度等級可直線內(nèi)插取用[2]。C80混凝土及以下標(biāo)號的混凝土撓度長期增長系數(shù)見表1。

表1 不同標(biāo)號混凝土撓度長期增長系數(shù)表

2 實例工程

洪洞恒富東大街某大橋中心樁號為K1+249.156，橋梁全長656 m，前右角90°，跨徑布置為（7×30+37.5+65+37.5+10×30）m，該橋主橋采用變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，引橋采用先簡支后連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)采用矩形墩、柱式墩，肋式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，全橋平面位于直線段內(nèi)。

橋梁設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：a）設(shè)計荷載：公路-I級；b）人群荷載：3.5 kN/m2；c）橋面寬度：12.0 m；d）地震動峰值加速度：0.10g；e）設(shè)計洪水頻率：1/100。

3 主橋結(jié)構(gòu)模型

采用TDV RMV8i有限元軟件對橋梁主橋變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁進行建模，實際橋梁結(jié)構(gòu)模型見圖1。

圖1 主橋結(jié)構(gòu)模型圖

4TCL語言編輯

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荷載工況、包絡(luò)文件提取的TCL語言編輯時應(yīng)注意以下幾點：

a）TCL文件中荷載工況、包絡(luò)文件名稱并不是唯一的，如預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的上拱值“Vy”TCL語言命令第一行set loadcase“PT-SUM”，PT-SUM只是預(yù)應(yīng)力荷載工況，結(jié)構(gòu)分析存在多種荷載工況，將set loadcase“PT-SUM”修改為 set loadcase“SW-SUM”就變成了自重荷載工況下的TCL語言命令了，提取相應(yīng)自重荷載工況下的結(jié)果值。

b）foreach命令為TCL語言中循環(huán)命令之一，TCL語言foreach命令格式為：Foreach varname list body，第一個參數(shù)varname是一個變量，第二個參數(shù)list是一個列表，第三個參數(shù)body是一個循環(huán)體。提取荷載工況的TCL語言foreach命令是將結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果中單元的豎向撓度Vy提取出來，并保存在PT-SUM.xls文件中。

5 主橋結(jié)構(gòu)撓度提取及預(yù)拱度設(shè)置

從TDV RMV8i有限元軟件中提取主橋結(jié)構(gòu)撓度前，須編輯5個荷載工況的TCL語言，分別為結(jié)構(gòu)自重（SW-SUM）、二期恒載（SDL-SUM）、預(yù)應(yīng)力（PT-SUM）、汽車荷載（traffic-SLS.sup），荷載短期效應(yīng)組合下?lián)隙戎担⊿hort-Vy.sup）TCL文件，然后在軟件中分別調(diào)入這5個文件?？紤]撓度長期增長系數(shù)后主橋結(jié)構(gòu)撓度計算結(jié)果見圖2。

圖2 主橋結(jié)構(gòu)撓度及預(yù)拱度曲線圖

從圖2可以看出預(yù)應(yīng)力的長期反拱值小于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度值，主橋結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。邊跨及中跨在除去自重作用的短期效應(yīng)組合下的最大撓度值分別為：13.6 mm、43.0 mm，均小于規(guī)范（JTG D62—2004）限值要求，邊跨限值L/300=125 mm，中跨限值L/600=108 mm。預(yù)拱度設(shè)置采用短期荷載效應(yīng)組合考慮長期撓度系數(shù)的撓度值與預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱值之差。設(shè)置時考慮預(yù)加力反拱值過大可能造成的不利影響，避免橋面隆起直至開裂破壞。預(yù)拱度的設(shè)置按最大的預(yù)拱值沿順橋面做成平順的曲線。

6 結(jié)語

TCL語言的編輯與橋梁計算軟件的交互使用有時能達到事半功倍的效果，針對橋梁結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的提取，TCL語言也可以對結(jié)構(gòu)模型進行編輯，用軟件調(diào)入橋梁結(jié)構(gòu)模型的TCL語言，大大提高工作效率，可供同類型的橋梁結(jié)構(gòu)計算參考。